β-胡萝卜素对奶牛生产性能及血液指标的影响

袁 博， 卢金河， 赵晓静， 马 宁， 沈宜钊，李 妍， 王美美， 李建国，5，6， 高艳霞，5，6*

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001；2.石家庄水务投资集团，河北石家庄 050000；3.保定职业技术学院，河北保定 071001；4.河北农业大学动物医学院，河北保定 071001；5.河北省牛羊胚胎技术创新中心，河北保定 071001；6.河北省乳制品产业技术研究院，河北石家庄 050000）

β-胡萝卜素作为一种天然性、健康且安全的饲料添加剂，通过波动扩散的方式进行吸收（Bie，2016），沉积于血液、脂肪和肝脏中。β-胡萝卜素-15，15’双氧酶存在小肠黏膜里，把β-胡萝卜素转化成维生素A（VA）（林仕梅，1998）。研究表明，补充β-胡萝卜素能够对奶牛产生积极影响，但其具体发挥作用的机制并不十分清楚。

有研究表明，β-胡萝卜素加入到产后奶牛的日粮当中，能够刺激乳腺细胞的增长，提升乳腺细胞的泌乳能力，能在保证产奶量的基础上，提高乳质量（马吉锋等，2015）。乳品质相应提高，对乳蛋白、乳糖、乳中干物质含量有一定积极影响（朱芬花等，2017）。研究发现，β-胡萝卜素是一种天然的抗氧化剂，能够清除体内自由基、淬灭单线态氧，强化细胞之间的交流（Krinsky，1991），从而提高机体免疫力，预防疾病。脂质受到过氧化作用，会产生分解产物，即丙二醛（MDA）。它能与生物膜中多不饱和脂肪酸发生过氧化作用，从而引起细胞损伤（刘汝祥等，2008）。因此，血清中MDA的含量水平能够直观地反映机体脂质过氧化的程度。血清葡萄糖（GLU）、尿素氮（BUN）、甘油三脂（TG）与总胆固醇（T-CHO）水平可直接反映机体糖、蛋白与脂肪的代谢状况（Leroy，2011）。BUN值大小代表着血液当中氨基酸合成蛋白质能力的高低，可以将其作为机体蛋白质沉积的关键判定指标（Park，2004）。

目前关于在奶牛生产中β-胡萝卜素或是VA的研究发现，胡萝卜素添加量受到VA影响，只有在保证VA充足的前提下，添加的β-胡萝卜素才能起到其本身作用，在奶牛的实际生产中没有确切的β-胡萝卜素适宜添加量。因此，本试验通过研究基础日粮中添加VA和β-胡萝卜素对奶牛生产性能及血液指标的影响，以期筛选出高产奶牛β-胡萝卜素的最适添加量，为奶牛日粮中β-胡萝卜素的添加提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 饲料用β-胡萝卜素（有效物质含量1%）、VA（50万IU/g），储存在避光、干燥的条件中待用。

1.2 试验设计及日粮组成 选取日平均产奶量（42.4±3.22）kg（P＞0.05）、平均胎次（2.7±0.41）胎（P＞0.05）、平均泌乳天数 （41.3±7.93）d（P＞0.05）荷斯坦奶牛60头，随机分成4组，每组15个重复，每个重复1头牛。于晨饲时将称取的添加剂与200 g TMR混合，通过赶牛上枷单独饲喂的方式进行饲喂。其中对照组（CON）奶牛仅饲喂基础日粮，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组在基础日粮中分别添加200 mg/（d·头）β-胡萝卜素、75000 IU/（d·头）VA+200 mg/（d·头）β-胡萝卜素 和75000 IU/（d·头）VA+400 mg/（d·头）β-胡萝卜素，基础日粮组成及营养水平见表1，其中VA添加剂量通过《NRC 2001》计算得出。4组均饲养于同一大圈舍内，每头牛单独饲喂添加剂，自由饮水，定期清理水槽。预饲期7 d，试验期90 d。

表1 基础日粮组成和营养水平（干物质基础）

1.3 试验样品采集与处理1.3.1 乳样的采集与处理 每天记录产奶量，试验第30、60、90天，早、中、晚采集乳样，按照4:3:3的比例混合，冷藏保存，次日送检测定乳成分。

1.3.2 血液样品的采集与处理 在试验期第90天，每组随机挑选6头，晨饲后尾根采血30 mL，37℃水浴15 min，3500 r/min离心15 min。制备的血清分装于1.5 mL离心管中，-20℃保存待测。

1.4 样品测定指标及方法

1.4.1 乳样测定指标及方法 取50 mL奶样送到河北省DHI检测中心进行乳成分测定，计算整个试验期的平均乳成分指标。

1.4.2 血液样品测定指标及方法 血液指标碱性磷酸酶（AKP）、血清总蛋白（TP）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（T-CHO）、谷草转氨酶（GOT）、谷丙转氨酶（GPT）、白蛋白（ALB）、血尿素氮（BUN）、血糖（GLU）、总抗氧化能力（T-AOC）及丙二醛（MDA）均使用南京建成试剂盒测定。

1.5 数据统计与分析 β-胡萝卜素对奶牛生产性能和血液生化的研究数据采用SPSS 24.0软件（美国SPSS公司）进行单因素方差分析（one-way ANOVA），差异显著用Duncan氏法进行多重比较检验。计量数据用平均值表示，符合正态分布的资料采用方差分析，非正态分布资料采用秩和检验。

2 结果与分析

2.1 β-胡萝卜素对生产性能的影响 由表2可知，各组的全期干物质采食量（DMI）无显著差异。Ⅱ组产奶量，在试验60 d阶段分别较CON、Ⅰ组、Ⅲ组提升6.54%、4.51%、3.53%（P＜0.05）；全期产奶量分别较CON、Ⅰ组、Ⅲ组提升2.9%、2.4%、2.2%（P＜0.05）；Ⅱ组脂肪校正乳产量（FCM），在试验60 d阶段分别较CON、Ⅰ组、Ⅲ组提升8.1%、5.8%、4.4%（P＜0.05）；全期FCM分别较CON、Ⅰ组、Ⅲ组提升4.6%、2.7%、2.7%（P＜0.05）。

表2 β-胡萝卜素对DMI及产奶量的影响

2.2 β-胡萝卜素对乳成分的影响

2.2.1 β-胡萝卜素对乳蛋白的影响 由表3可知，Ⅱ组乳蛋白产量（MP）在试验60 d阶段较CON提高10.9%（P=0.05），全期提高7.7%（P＜0.05）。Ⅱ组和Ⅲ组乳蛋白率（MPP）在全期阶段分别较CON提高4.6%、5.3%（P＜0.05）。

表3 β-胡萝卜素对乳蛋白的影响

2.2.2 β-胡萝卜素对乳脂的影响 由表4可知，Ⅱ组乳脂产量（MF）在试验60 d阶段，分别较CON和Ⅰ组提高8.8%、7.2%（P＜0.05）；全期阶段，Ⅱ组的MF较CON提高5.1%（P＜0.05）。各组乳脂率（MFP）无显著差异。

表4 β-胡萝卜素对乳脂的影响

2.2.3 β-胡萝卜素对脂蛋比及MUN的影响 由表5可知，各试验组脂蛋比（MF/MP）均无显著差异。在试验90 d阶段，Ⅱ组乳中尿素氮（MUN）分别较CON、Ⅰ组、Ⅲ组降低16.3%、21.2%及24.5%（P＜0.05）。

表5 β-胡萝卜素对脂蛋比及MUN的影响

2.3 β-胡萝卜素对血液指标的影响 由表6可知，各组添加不同量的β-胡萝卜素对奶牛的TG、TP、ALB、GLU、T-CHO、GOT及GPT无 显 著 影响。Ⅱ组和Ⅲ组的BUN较CON分别降低20.9%、20.9%（P＜0.05）；Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组的AKP较CON分别提高6.2%、8.1%、10.4%（P＜0.05），TAOC较CON分别提高7.5%、8.4%、8.4%（P＜0.05），MDA较CON分别降低21.2%、21.2%、24.2%（P＜0.05），且在Ⅰ组处理量开始趋于平缓，接近饱和状态。

表6 β-胡萝卜素对血液指标的影响

3 讨论

3.1 β-胡萝卜素对DMI及产奶量的影响 影响奶牛DMI的因素有饲粮组成、适口性和环境应激等。毕宇霖等（2014）、姚元林等（1997）、贾福昌等（2003）的试验结果表明，β-胡萝卜素对牛、鸡和兔的采食量无显著影响。在本试验条件下，日粮中添加β-胡萝卜素对奶牛的DMI无显著影响，与前人研究结果基本一致。

本试验中，试验60 d阶段产奶量显著高于其他三组，呈现增高后降低的趋势，并在试验60 d阶段时达到峰值。与夏耘等（2007）和Aréchiga等（1998）的研究结果基本一致。从全期产奶量来看，Ⅱ组显著高于其他三组，有研究表明，在奶牛基础饲粮中分别添加不同剂量的β-胡萝卜素后，其产奶量与对照组相比有不同程度的提高（马吉锋等，2015）。关于中国荷斯坦奶牛饲粮中添加β-胡萝卜素的效果研究表明，在保证VA摄入充足的情况下添加β-胡萝卜素对牛群产奶量提高有显著影响（何文娟等，2006）。由此推断，β-胡萝卜素的生物学功能与VA并不完全相同，VA可能是通过提高机体的抗氧化能力而提高产奶量，且达到奶牛所需的VA摄入量并不会产生明显的积极影响，而β-胡萝卜素能够对乳腺细胞产生作用，刺激乳腺细胞的生长与更新（彭光华等，2003），使乳腺细胞的泌乳能力得到提高，从而提高产奶量。

3.2 β-胡萝卜素对乳成分的影响 由于β-胡萝卜素能够直接对乳腺细胞产生影响，所以奶牛的日粮中添加β-胡萝卜素，可能会对乳成分产生一定的影响。研究表明，与对照组比较，对泌乳200 d荷斯坦奶牛补充300、600 mg/d及900 mg/d的β-胡萝卜素能够显著提高MF（夏耘等，2007）。本试验发现MF在试验60 d阶段，Ⅱ组显著高于CON和Ⅰ组；全期阶段，Ⅱ组MF显著高于CON。分析原因，可能是由于试验60 d阶段，试验牛正处于热应激阶段，通过添加VA和β-胡萝卜素，一方面能够提高奶牛的抗氧化能力，清除机体内的自由基，降低脂质的过氧化作用；另一方面可能是能够稳定瘤胃中纤维分解菌群结构，从而提高纤维利用率，提高不饱和脂肪酸的生成，进而提高MF。在试验60 d阶段和全期阶段，Ⅱ组的MP显著高于CON，Ⅱ组和Ⅲ组的MPP显著高于CON。与前人研究结果一致（何文娟等，2007；夏耘等，2007）。分析原因：一方面可能是对瘤胃微生物生长、繁殖提供了有利条件，提高MCP的产量，这样动物机体对于摄入日粮中的CP会有更高的利用率，随之影响到乳中的MP含量；另一方面，一般认为，饲养水平相同的奶牛MUN正常范围应介于10～16 mg/dL。MUN含量低于这一范围则表示蛋白质缺乏，会影响到瘤胃降解蛋白含量，导致奶牛消化率下降，严重影响到产奶量。本试验结果发现，在试验90 d阶段，Ⅱ组的MUN含量显著低于其他三组，但均处于正常值范围，且符合MUN与MPP存在负相关（李大刚等，2005），与MFP存在正相关（Godden，2001），说明添加β-胡萝卜素能够对氮的利用产生积极影响。研究表明，蛋白质的摄入量是影响MUN的主要营养因素（Broderick等，2004）。非降解蛋白氨基酸与MCP氨基酸进行互补，可以满足奶牛对赖氨酸和蛋氨酸两种限制性氨基酸的需要，这两种氨基酸对提高产奶量和MP至关重要（Schwab等，1992）。由此总结，β-胡萝卜素可能通过改善瘤胃微生物的菌群结构，获得更多MCP与非降解蛋白互补，提高氮的利用，从而对乳成分起到积极作用。

3.3 β-胡萝卜素对血液生化指标的影响 血清GLU、BUN、TG与T-CHO水平可直接反映出机体糖、蛋白与脂肪的代谢状况（Hansson，1990）。本试验中，各组TG、TP、ALB及GLU无显著差异。但是，Ⅱ组和Ⅲ组的BUN均显著低于CON。BUN能够反映出血液当中氨基酸合成蛋白质的能力，且直接影响MUN。因此，可以将其作为机体蛋白质沉积的关键判定指标（Park，2004）。Ⅰ组的BUN与CON差异不显著，一方面说明VA和β-胡萝卜素的添加增强了奶牛机体合成蛋白质的能力，所以对氮的吸收代谢性也更佳，提高了氮的利用率；另一方面说明奶牛补充基础所需量的VA，能够使β-胡萝卜素更好地发挥其生物活性。研究发现，β-胡萝卜素会显著影响AKP在奶牛机体中的代谢（王九峰等，1999），本试验结果与其一致。血清AKP活性也已经被普遍作为奶牛锌营养状况的判断参考（Kume，2016），通过去磷酸化过程推断，β-胡萝卜素可能会提高镁的吸收及利用，此推断有待进一步验证。

本试验结果表明，三个处理组T-AOC含量显著高于CON，MDA显著低于CON。有研究表明，添加不同剂量的β-胡萝卜素能够显著提高T-AOC及显著降低MDA（毕宇霖等，2014）。张相伦等（2017）认为，日粮当中添加β-胡萝卜素之后，肉牛血清中T-AOC显著提升，同时MDA含量明显降低，当停止添加后，上述抗氧化指标水平便会慢慢恢复至添加前。因此，在日粮中添加β-胡萝卜素能显著影响肉牛的抗氧化功能。分析原因，可能是由于β-胡萝卜素能够有效清除机体内的-OH、-O2等自由基相关抗氧化活动（周丹蓉等，2013），从而提高奶牛机体内的抗氧化能力。通过试验结果可以看出，三个处理组的T-AOC及MDA无显著差异，T-AOC仍然处于上升态，MDA处于降低态；Ⅱ组和Ⅲ组开始趋于平缓，接近饱和状态。由此推断，当VA摄入量不足时，β-胡萝卜素会转化为VA，进行抗氧化活动且通过《NRC 2001》的当量换算推断可知，同等当量β-胡萝卜素对奶牛的抗氧化作用优于VA；当VA摄入量充足时，200 mg/（d·头）β-胡萝卜素的添加量为抗氧化效果最佳添加计量。

4 结论

本试验结果表明，饲粮VA充足的条件下（75000 IU/d），补充β-胡萝卜素（200 mg/d）能够提高产奶量和乳品质，降低尿素氮水平，有效提升抗氧化能力。